Zprávy
Stav vývoje klíčových zařízení pro broušení železnic
V současné době je nejpoužívanější železniční systém, podíl na trhu poměrně velký způsob broušení pro technologii aktivního broušení, vysokorychlostní pasivní technologii broušení a technologii broušení a broušení kompozitů. Jsou shrnuty následující tři typické stavy vývoje zařízení na broušení kolejnic.
1.3.1 Klíčové zařízení pro aktivní broušení kolejnic
Technologie aktivního broušení je v současnosti nejpoužívanější, největší podíl na trhu metoda broušení, broušení modelů aut více. Zahraničními výrobci brusných automobilů jsou především Spojené státy americkéHARSCOaPOPRUHspolečnost a švýcarská společnost SPENO a tak dále. Domácí technologie broušení kolejnic začala pozdě, po desetiletích vývoje jsou současní domácí výrobci automobilů na broušení hlavně Golden Eagle Heavy Construction Machinery Company Limited (Golden Eagle Heavy Industry), CNR Beijing Erqi Vehicle Company Limited (CNR Erqi), Zhuzhou CNR Times Electric Company Limited (Times Electric), China Railway Construction High-tech. Golden Eagle Heavy Industry (GEHI) a CNR Erqi nezávisle vyvinuly pískovací vozidla GMC-96X a GMC-96B zavedením technologie od společností HARSCO (USA) a SPENO (Švýcarsko), v tomto pořadí, jak je znázorněno na obrázku 1 a obrázku 2. Posypové vozidlo GMC-48JS, nezávisle vyvinuté společností TIME ELECTRIC, bylo schváleno pro provoz v březnu [1].200
Obr.1GMC-96X
Obr.2GMC-96B[2]
V současné době běžně používaná řada GMC-96X (Golden Eagle Heavy Industry), GMC-96B (China Railway Erqi), PGM-48 (HARSCO, USA) a nová řada modelů GMC-48JS (Times Electric), hlavní provozní parametry a provozní požadavky jsou uvedeny v tabulce 1. Údaje ukazují, že provozní rychlost brusného vozu je přibližně 2 km/h nižší než kritická rychlost 3/4 km. kolejnice Pod kritickou provozní rychlostí může způsobit nadměrné broušení v místních oblastech a místní teplo z broušení kolejnice při nízkých rychlostech je aktivně náchylné ke spálení kolejnice [3]; pokud je pracovní rychlost příliš vysoká, nelze zajistit ideální účinnost odstraňování. Brusný vůz určený pro maximální provozní spád 30 ‰ zvládne drtivou většinu údržby linkového broušení. U některých tratí s dlouhým sklonem (sklon větší než 30 ‰), zejména u budované železnice Sichuan-Tibet, však bude koordinace provozního výkonu brusných vozů a problémů s trakcí jednou z důležitých výzev.
Tab1.Provozní parametry typického vlaku na broušení kolejnic[2]
| Modelky | GMC-96X | GMC-96B | PGM-48 | GMC-48JS |
| Počet mlecích kamenů | 48 na každé straně | 48 na každé straně | 24 na každé straně | 24 na každé straně |
| Rychlost broušení | 3~24 km/h | 3~15 km/h | 3~24 km/h | 2~16 km/h |
| Výkon motoru leštění | 22 kW | 18,5 kW | 22 kW | 22 kW |
| Úhel broušení | -70°～+20° | -70°~+15° | -50°~+45° | -70°~+25° |
| Minimální poloměr křivky aktivity | 180 m | 250 m | 180 m | 180 m |
| Maximální sklon trasy | 30‰ | |||
| Přesnost podélného broušení stopy | Maximální hodnoty amplitudy v rozsahu 300 mm a 1000 mm jsou 0,03 a 0,15 mm. | |||
| Drsnost povrchu kolejnice po broušení | Ra menší než 10 μm; Nesmí docházet k trvalému nebo nadměrnému modrému výboji | |||
1.3.2 Klíčové vybavení pro vysokorychlostní pasivní broušení kolejnic
Vysokorychlostní pasivní brusný vůz vyrábí především německá společnost VOSSLOH HSG brusný vůz na koleje, který se skládá převážně z brusného vozu a pomocného vozu, Obrázek 3. Brusné operace vyžadují trakci lokomotivy, provozní rychlost do 60 ~ 80 km/h; celé vozidlo 4 skupiny brusné jednotky celkem 96 brusných kamenů současně v provozním stavu a při rychlosti asi 6000 ot/min vysokorychlostní rotace, jak je znázorněno na obrázku 4; každá skupina brusných jednotek je vybavena 2 sadami brusného rámu, provozního procesu brusného kamene lze dosáhnout bez zastavení celé skupiny rychlé, nepřetržité rotace, to znamená, že jedním naložením brusného kamene lze plynule brousit Přibližně 70 km [4], jak je znázorněno na obrázku 5. Během procesu broušení lze v reálném čase sledovat množství brusných jisker, opotřebení brusného kotouče a brusný tlak. Po broušení je profil kolejnice testován, aby se zkontroloval účinek broušení. Vysokorychlostní brusné vozidlo se při odstraňování materiálu hlavy kolejnice spoléhá pouze na odpor brusné soupravy, protože brusný kotouč nemá pohon. Proto má pracovní rychlost významný vliv na pracovní účinek brusného vozidla. Když vysokorychlostní brusný vůz provádí operaci broušení v mezistaniční lince: ve fázi zrychlení výjezdu ze stanice, kdy je rychlost vyšší než 30 km/h, se spustí brusný rám a spustí se operace broušení; ve fázi zpomalování nájezdu do stanice, kdy je rychlost nižší než 15 km/h, se zvedne brusný rám a operace broušení je ukončena. Proto se v oblasti odpovídající zrychlení a zpomalení posypového vozidla snižuje posypový účinek v důsledku snížení rychlosti vozidla; část plochy, kterou nelze pískovat z důvodu zvednutí posypového rámu, musí být při následné operaci zakryta vozem posypu výhybek ve stanici.
Obr.3Vysokorychlostní brusný vůz HSG
Obr.4Brusná jednotka
Obr.5Konstrukce brusného rámu
V posledním desetiletí se mnoho domácích institucí zavázalo k výzkumu a vývoji vysokorychlostních brusných vozů. června 2021 sjel z výrobní linky první domácí prototyp prototypu inteligentního vysokorychlostního broušení vysokorychlostní železnice pro vysokorychlostní železnici v Pekingu, který společně vyvinuly Southwest Jiaotong University, Beijing-Shanghai High-Speed Railway a Southwest Jiaotong University Railway Development Co Ltd, realizující původní inovaci „nula ku jedné“ [5]. Dne 22. července 2021 vozidlo KGM-80II na broušení kolejnic nezávisle prozkoumáno a vyvinuto společností China Railway Construction High-Tech Equipment Co., Ltd. prošlo hodnocením a bylo schváleno pro zkušební provoz [6], jak je znázorněno na obrázku 7. Zavedení samovyvinutého vysokorychlostního vozidla na broušení kolejí má pro Čínu velký význam pro realizaci úplné autonomie zařízení železničního systému.
Obr.6Testovací vůz vysokorychlostní železnice Peking-Šanghaj pro inteligentní rychlé broušení kolejnic[5]
Obr.7KGM-80II. Vůz pro rychlé broušení kolejí[6]
1.3.3 Klíčové zařízení pro frézování a broušení kompozitních materiálů
V současné době jsou vozy pro frézování a broušení kolejnic hojně využívány na tuzemských i zahraničních vysokozátěžových železničních tratích. Německá společnost GMB, stejně jako rakouská společnost LINSINGER, společnost MFL atd., jsou hlavními výrobci zámořských frézovacích a brusných vozů [4,7]. Obrázek 8 pro frézovací a brusný vůz SF03 firmy LINSINGER, celková délka vozu 25 m, hmotnost vozu 120 t, vybaven dvěma třínápravovými podvozky, rychlost samojízdy až 100 km/h, maximální provozní rychlost 0,36 ~ 1,20 km/h je vybaven dvěma soupravami brusných kol, celý vůz je vybaven dvěma brusnými koly celkem [7,8,9]. Mezi domácí výrobce patří především China Railway Times Construction Machinery Co. v Baoji a China Railway Construction High-Tech Equipment Co. Obrázek 9 ukazuje frézovací a brousicí vozidlo XM-1800 vyrobené společností China Railway Construction High-Tech Equipment Corporation, které má výhody vysoké provozní účinnosti, flexibilního broušení, ochrany životního prostředí a menšího rozstřiku jisker při ořezávání vnitřních kolejnic a speciálním broušení kolejnicových profilů [10]. Tabulka 2 porovnává hlavní parametry provozního výkonu frézovacího a brousícího vozidla SF03 a frézovacího a brousícího vozidla XM-1800, což ukazuje, že frézovací a brousicí vozidlo XM-1800 vyvinuté v Číně dosáhlo světové pokročilé technické úrovně, pokud jde o efektivitu odstraňování materiálu a provozní přesnost.
Obr.8Frézovací vůz SF03
Obr.9 Frézovací vůz XM-1800[10]
Tab.2 Porovnání provozních výkonů mezi SF03 a XM-1800 kolejovým frézovacím vlakem
| Modelky | Frézovací vůz SFO3 | Frézovací vůz XM-1800 |
| hloubka domácího úkolu | Povrch kolejnice 0,3~1,5 mm；Rozchodný úhel je největší 5,0 mm | Povrch kolejnice 0,3 ~ 1,5 mm； Úhel měřidla je největší 5,0 mm |
| Přesnost průřezového profilu | ±0,2 mm | ±0,2 mm |
| Podélné Není hladká přesnost | ±0,1 mm | ±0,02 mm（Vlnité tření 10 |
| Drsnost povrchu kolejnice | 3~5 μm | ≤6 um |
1.3.4 Komplexní srovnání výkonu hlavního zařízení pro broušení kolejnic
Aktivní broušení, vysokorychlostní pasivní broušení a frézování a broušení kompozitní broušení tři typické srovnání výkonu zařízení pro broušení kolejnic, jako je tabulka 3. aktivní broušení materiálu, broušení obrys obálky lehkého pásu je dobrý, rychlá rychlost chodu, je v současné době největší podíl na tržním podílu provozu. Pro aktivní broušení je klíčovým bodem vyřešení problému spálení kolejnice při broušení, aby se zlepšila kvalita povrchu kolejnice po broušení. Studie ukázaly, že optimalizací parametrů broušení [11,3,12], struktury brusného kotouče [13] lze účinně zlepšit popáleniny, z nichž vývoj vysoce výkonného aktivního brusného kotouče je středem budoucího výzkumu.
Vysokorychlostní rychlost pasivního broušení, teoreticky může být intermodální s běžným osobním / nákladním automobilem, bez potřeby "střešního okna", neovlivňuje normální průchod linky. Kromě toho vysokorychlostní pasivní broušení založené na strategii preventivního broušení kolejnic navrhlo prodloužit životnost kolejnice s významnými výhodami. Proto má vysokorychlostní broušení důležitou konkurenceschopnost v budoucím vývoji. Obsluha ve vysoké rychlosti, vysokém zatížení, silných vibracích a dalších drsných podmínkách při splnění vysoké účinnosti, vysoké kvality a dalších provozních požadavků, aby bylo zajištěno, že brusný kotouč bude mít vynikající mechanické vlastnosti (pevnost / houževnatost), provozní výkon (řezný výkon, odolnost proti opotřebení atd.) je jednou z důležitých výzev do budoucna.
Kompozitní broušení má významné výhody v efektivitě úběru materiálu, dokončování obrysů, kvalitě povrchu atd. Jeho provozní rychlost je však pomalá, v budoucnu s rozvojem ekonomiky je doba broušení extrémně stlačena, požadavky na efektivitu operace broušení se zvyšují, středem pozornosti bude koordinace budoucí kapacity linky a délka doby broušení. Současně, aby byla zajištěna přesnost korekce profilu kolejnice a provozní efektivita, je jedním z budoucích výzkumných záměrů vývoj broušení kolejnic, které odolá drsným provozním podmínkám a vysoce odolných karbidových řezných nástrojů.
Tab.3Srovnání tří typů typických zařízení pro broušení kolejnic
| Vlastnosti | Aktivní broušení[2,14,15] | Vysokorychlostní pasivní broušení[16,15,14] | Broušení frézovací směsi[18,7,9] |
| Použitelný režim | Předbroušení, preventivní broušení, obnovovací broušení | Preventivní broušení | Restaurační broušení |
| Rychlost provozu | 3~24 km/h | 60~80 km/h | 0.36~1.20 km/h |
| Množství broušení | Maximální jednorázový čas je přibližně 0,2 mm | Až přibližně 0,1 mm až 3krát | Maximálně 5 mm u rozchodových úhlů Až 3 mm v horní části kolejnice |
| Drsnost povrchu (Ra) | Méně než 10 μm | Méně než 9 μm | 3~5 μm |
| Leštění textury | Rovnoběžné značky broušení, zhruba kolmo k podélnému směru kolejnice | Textura protkané síťoviny svírá s kolejnicí úhel asi 45° | Povrchová úprava je vysoká |
| Práce "Světlík" | Být vyžadován | Není vyžadováno | Být vyžadován |
| Oprava siluety | Silueta je dobře obalená | Siluetu nelze opravit | Profily kolejnic lze přesně opravit |
| Část záporů | snadno spálit kolejnice; Po broušení se na povrchu kolejnice snadno vytvoří bílá vrstva, což má za následek "předúnavu" kolejnice | Vážné onemocnění na povrchu kolejnice nelze odstranit a profil kolejnice nelze opravit | Hřídel je těžká a pracovní rychlost je nízká |
- YANG Changjian, WANG Jianhong, ZHU Hongjun a kol. Development of Dual-power 48 Grinding Stone Rail Grinding T China Mechanical Engineering, 2019, 3(30): 356-371.
- Ministerstvo průmyslu a elektřiny Číny National Railway Group Co., Ltd. Příručka pro broušení kolejnic[M]. Peking: China Railway Publishing House Co., Ltd., 2020, 1-73.
- ZHOU Kun, DING Haohao, Steenbergen Michaël a kol. Teplotní pole a materiálová odezva jako funkce parametrů broušení kolejnic[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, 175: 12366.
- FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Stav vývoje a perspektiva technologie broušení kolejnic pro vysokorychlostní železnici[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(22): 184-193.
- https://news.swjtu.edu.cn/shownews-22407.shtml/ [DB/OL]. [2021-08-13]
- http://www.crcce.com.cn/art/2021/7/27/art_5175_3372925.html/ [DB/OL]. [2021-08-15]
- LIU Ženbin. Návrh zařízení pro broušení kolejových vozidel a výzkum řízení brusné síly[D]. Changsha: Central South University, 2013.
- YU Niandong, ZHANG Meng. Aplikace SF03-FFS kolejnicového frézovacího a brusného vozu[J]. Železniční technická inovace, 1: 37-38.
- CHEN Huibo. Aplikace železničního frézovacího a brusného vozu SF03-FFS na železnici Shuozhou-Huanghua[J]. Čínské železnice, 2013, (12): 85-88.
- http://www.crcce.com.cn/art/2018/1/30/art_5529_109.html/ [DB/OL]. [2021-08-16]
- ZHOU Kun, DING Haohao, Zhang Shuyue a kol. Modelování a simulace brusné síly při broušení kolejnic s ohledem na úhel výkyvu brusného kamene[J]. Tribology International, 2019, 137: 274-288.
- ZHOU Kun, DINGHAohao, WANG Wenjian a kol. Vliv brusného tlaku na chování při odstraňování kolejnicového materiálu[J]. Tribology International, 2019, 134: 417-426.
- YUAN Yongjie, ZHANG Wulin, ZHANG Pengfei a kol. Porézní brusné kotouče ke zmírnění předúnavy a zvýšení účinnosti úběru materiálu při broušení kolejnic[J]. Tribology International, 2021, 154: 106692
- ZHOU Kun, WANG Wenjian, LIU Qiyue a kol. Pokroky výzkumu mechanismu broušení kolejnic[J]. China Mechanical Engineering, 2019, 30(03): 284-294.
- ZHOU Kun, DING Haohao, WANG Ruixiang a kol. Experimentální výzkum mechanismu úběru materiálu během broušení kolejnic při různých dopředných rychlostech[J]. Tribology International, 2020, 143: 106040.
- FAN Wengang, LIU Yueming, LI Jianyong. Stav vývoje a perspektiva technologie broušení kolejnic pro vysokorychlostní železnici[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2018, 54(22): 184-193.
- XU Xiaotang. Studie o mechanismu broušení vysokorychlostních kolejnic[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2016.
- WILHELMKubin, DAVES Werner, STOCK Analýza frézování kolejnic jako procesu údržby kolejnic: Simulace a experimenty[J]. Opotřebení, 2019, 438-439: 203029.